Подходящи акумулатори за фотоволтаични системи. Устройство. Капацитет. Цикли

Устройство и принцип на работа

Акумулаторите натрупват излишната енергия произведената от фотоволтаичната система и я запазват, за да бъде използвана през ноща или когато потреблението не може да бъде задоволено напълно от фотоволтаиците, защото денят е по-облачен.

Батериите могат да бъдат разредени бързо и да генерират повече ток, отколкото соларните панели произвеждат, така че помпите и двигателите могат да работят периодично или чрез честотен регулатор да работят постоянно без прекъсване спрямо произведената енергия на момента.

Способността на акумулаторите да запазват енергия се измерва в ампер часове (Ah):

1A доставен за 1 час = 1Ah

Капацитетът на батериите се посочва в Ah за определен волтаж.

Пример: 100Ah на 12V. Това обикновено е за 20 часа. 100Ah акумулатор ще доставя 5A в продължение 20 часа

Този рейтинг е предназначен само, за да се приравняват различните батерии към един и същи стандарт и да могат да се съпоставят една спрямо друга. Това обаче не е критерии колко би издържал акумулаторът. Батериите са електрохимични устроиства чувствителни към климата, цикъла на зареждане/разреждане, температурата, възръстта им. Ефективността на акумулаторите зависи от климата, местоположението и начинът на използване. За всеки 1Ah, който използвате от батерията, трябва да заредите около 1,25Ah, за да върнете нивото на заряд на същото положение, където е било. Тази цифра естествено зависи от температурата, вида на акумулатора и възрастта му.

Видове акумулатори

За направата на акумулаторите се използват различни химикали. Цената на някои химически смеси е много ниска, но и ефективността им също е ниска, други могат да съхраняват огромно количество енергия, но и цената им е изключително висока. Оловно-киселинните батерии предлагат най-доброто съотношение цена/ефективност и са най-използваните акумулатори в автономните фотоволтаични системи. Тази статия е посветена именно на тях. 

Как работят оловно-киселинните акумулатори?

Оловно-киселинните акумулаторни клетки се състоят от положително и отрицателно заредени оловни пластини потопени в разтвор на сярна киселина наречен електролит. Когато клетките се разредят, сярните молекули от допира на електролита с оловните пластини освобождават електрони. Когато клетката се разежда, излишните електрони се връщат обратно в електролита.. Батерията развива напрежение точно от тази химическа реакция. Електричеството е потокът на електроните. 

В обикновената оловно-киселинна батерия, волтажът е приблизително 2V на клетка в зависимост от размерът й. Токът протича по верригата, когато положителният и отрицателният й край се свържат и се затвори. Това се случва когато някакъв консуматор се свърже към акумулатора. 

С батериите трябва да се работи винаги внимателно и предпазливо. Неправилното използване на акумулаторите може да доведе до запалване или експлозия. Съветваме ви да прочетете цялата документация свързана с устроиството, за да знаете как точно да я използвате, съхранявате и поддържате.

Мощност, напрежение, ток и други

Консумацията на повечето електрически уреди в България се смята в мощност (P) - енергийна консумация за единица време.

Един ват (W) доставен за един час (h) е равен на един Ват-час (Wh)

Мощността е продукт на настоящият ток умножен по напрежението:

ват (W) = ампер (A)х волт (V)

1A доставен на 120V е същото количество мощност, както 10 ампера доставени на 12V. Тези принципи е важно да се знаят, за да можете да определите правилно нужните параметри на акумулаторите, за да захранят консуматорите, които желаете.

Мощността е независима от волтажа: 

1W на 120V = 10A на 12V 

За да преобразуваме ампер-часовият капацитет на акумулатора във ват-часове, умножаваме ампер-часовете по волтажа. Така получаваме ват-часовете (Wh). 

За да установим какъв с капацитет трябва разполага акумулатора за да захрани даден електроуред за определено време умножаваме мощността му по часовете, през които ще работи и ще получим крайните Wh. Тогава разделяме на напрежението (V) на акумулатора и получаваме ампер часовете (Ah). 

Пример: Имаме консуматор крушка 60W. За един час тя използва 60Wh. Ако 12V акумулатор захранва крушката за един час ще бъдат нужни 5Ah. (60Wh/12V=5Ah).

Това означава, че акумулатор 100Ah може да захранва въпросната крушка 60W в продължение на 20 часа.

! Важно: Всъщност това не е съвсем така. В действителност акумулаторът може да захрани въпросната крушка за 20 часа, но това ще доведе до неговата повреда, освен ако не е литиево-йонен. Акумулаторите не трябва да се разреждат до края, а по-скоро до 50%. Това е изискване за максимален живот и производителност на акумулатора. Затова служат контролерите, които изключват консуматора, когато зарядът на акумулатора падне на 50%. Така въпросната крушка ще бъде захравана 10 часа, ако искаме да използваме правилно акумулатора си. 

От колко голям акумулатор за фотоволтаична система имам нужда?

Идеалните условия са акумулаторния блок да осигури енергия за 3-4 дни автономност, ако има облачни дни. Ако капацитетът на батериите позволява само 1-2 дни автономност то те по-често ще се разреждат дълбоко (до 50%) и акумулаторът ще има по-кратък живот. Не се притеснявайте да се свържете с нас, за да получите своята безплатна консултация.

Акумулаторни цикли:

Батериите се оценяват както по енергията, която могат да осигурят, така и по циклите си. Те се разделят на плитки и дълбоки:

- плитки - брой разреждания до 85-90% от капацитета (Ah);

- дълбоки - брой разреждания до 30-50% от капацитета (Ah).

Акумулатори с плитък цикъл на разреждане, като тези на колите, са предназначени за да доставят стотици ампери в продължение на няколко секунди. Те се наричат стартови. Те стартират двигателя, алтернаторът се задейства и възстановява заряда на акумулатора много бързо. Акумулаторите с дълбок цикъл на разреждане от друга страна доставят няколко ампера в продължение на стотици часове между зарежданията. Тези два вида акумулатори имат съвсем различни приложения и те не трябва да бъдат разменяни. Батериите с дълбок цикъл на разреждане са проектирани да издържат на многобройни дълбоки разреждания и са най-подходящи акумулатори за фотоволтаични системи. 

Видове оловно-киселинни акумулатори:

- стартови - плитък цикъл на разреждане, неподходящи за фотоволтаични системи.

- караванни, кемперни или още яхтени (морски) акумулатори -  12V обикновенно между 80Ah и 160Ah. Те са компромисен вариант между плитките и истинските акумулатори с  дълбок цикъл. Очакваният им живот е 2-3 години.

- оловно-калциеви батерии - като цяло тези са с плитък цикъл, рециклирани са и се използват от телефонни компании за дистанционно управлявани системи. Разрядът им е до 80-85% и те не са препоръчителни за използване.

- необслужваеми акумулатори - това са запечатани батерии, които могат да работят във всяко едно положение без изтичане на киселина. Заради този дизайн, състоянието на клетките не може да се проверява с хидромер. Те разполагат с вентилационни отвори, които предотвратяват повишеното налягане в случай на насищане с газ. Препоръчвани са само, ако водородното насищане по време на зареждане не е възможно, или батерията ще се движи много, или трябва да бъде поставена на много тесни места. Изискват зарядни с по-ниско напрежение. Повечето AGM акумулатори (Absorbed Glass Mat) имат живот от 2-5 години и 5-10 гдини за по-висококачествените гелови акумулатори. Повечето запечатани батерии са AGM. 

- истински акумулатори с  дълбок разряд - Те са създадени специално за съхранение на енергия и дълбоко разреждане. Имат по-големи и дебели пластини, както е показано на изображението по-горе. Сред всички видове акумулатори те са най-добрите за възобновяема енергия. Използват голяма част от капацитета си преди да бъдат презаредени и могат да оцелеят стотици и дори хиляди цикли при разреждане до 20%. Препоръчително е да използвате 50% като нормално максимално разреждане и да оставяте 30% за спешни случаи. Не използвайте последните 20%. До колкото по-горно ниво разреждате акумулатора , толкова по-дълго ще живее той. Налични са във всякакви размери и видове.

Не се колебайте да заявите своята безплатна консултация.